开关电源的原理与设计精选(九篇)

第1篇：开关电源的原理与设计范文

摘 要：以uc3842和fqp12n60c为基础设计了一款可编程序控制器专用电源。意在介绍通用开关电源的工作原理与设计过程，并且着重介绍高频变压器的设计以及整板调试过程，突出以理论为基础，工程设计为主导的设计方法。该电源经过实际测试，符合可编程序控制器专用电源的标准。

关键词：变频器；开关电源；uc3842

引言

现应用uc3842芯片设计了一款可编程序控制器用的开关电源，经过大量实验。在输入有很大波动的时候，该电源也能稳定工作。其中为cpu供电的+5v电源误差范围在0.1v，达到了设计目标。而且本开关电源也可作为其它电力电子控制设备的电源，可移植性能好。

1 设计要求

本电源利用pwm控制技术实现dc-dc转换，通过fqp12n60c的电流检测端口与控制电路要求精度最高的电源相连，当输入有干扰的情况下，通过调节占空比来稳定对多路电源的输出。

具体指标如下：输入：直流250v±40%，输出：直流+24v、6a；+5v、2a。输出全部采用共地方式，控制系统对电源输出的纹波电压小于5%。

2 原理图功能分析与设计过程

基于uc3842和fqp12n60c所组成的开关电源的电路原理图。包括整流、滤波、pwm控制器等结构。电源内部采用单端反激式拓扑结构，具有输入欠电压保护、过电压保护、外部设定极限电流、降低最大占空比等功能。

2.1输入侧整流、滤波、保护电路设计。从ac（l）线路进线串联保险丝（f1），起到过流保护作用。从ac（n）线路进线串联热敏电阻（rt110d-9），对接通ac电源时产生的浪涌电流起限制作用。在熔断器与热敏电阻的出线端并联压敏电阻（vr1），对接通ac电源时产生的浪涌电压起限制作用。之后并联安规电容cx1，泄流电阻r5。防止大电容失效后漏电，危及用电人员安全。之后串联电感，出线端并联x2电容。然后经过整流桥d1整流，在直流侧并联电解电容c10滤除整流后的交流分量以及谐波成份。

2.2功率管参数调整与电路设计。电阻r1提供电压前馈信号，使电流可随电压而降低，从而限定在高输入电压时的最大过载功率。电阻r2实现线电压检测。由电阻r6，电容c30，开关管zd1，二极管d88组成简单的rcd箝位电路。达到保护开关管的目的。因而t1可以使用较高的初次级匝数比，以降低次级整流管d3上的峰值反向电压。电路采用简单的齐纳检测电路来降低成本。输出电压稳压由齐纳二极管（ic2）电压及光耦合器（ic1）决定。电阻r9提供进入齐纳二极管的偏置电流，产生对+5v输出电平、过压过载和元件变化时±5%的稳定度。

2.3高频变压器磁路设计。由于反激变换器对多组输出的应用特别有效。即单个输入电源使用同一磁路有效地提供多个稳定输出。因此本文设计的开关电源采用反激式变换结构。高频变压器的设计过程主要包括：磁芯大小的选择、最低直流输入电压的计算、工作时的磁通密度值的选择等。

（1）设计参数。设计使其工作在132khz模式下。输入：直流250v±40%，输出：+24v、6a；+5v、2a。

（2）功率计算。

p=24×6×1+5×2×1=154w （1）

（3）磁芯选择。由公式（2）、（3）

sj=0.15■=2.01cm2 （2）

p1=■=■=181.18w （3）

再由实际中输出引脚个数等因素，查磁芯曲线可得选择磁芯eer40。

（4）工作时的磁通密度计算。对于eer40的磁芯，振幅取其一半bac=0.195t。

（5）原边感应电压的选择。这个值是由自己来设定的，但是这个值决定了电源的占空比。其中d为占空比，vs为原边输入电压，vor为原边感应电压。d=■本文选定占空比d=0.5。

（6）计算变压器的原边匝数：np=■=42匝。

（7）计算变压器的副边匝数。对于+5v，考虑到整流管的压降0.7v以及绕组压降0.6v。则副边+5v电压值：v2=（5+0.7+0.6）v=6.3v。

原边绕组每匝伏数=■=■=3.57伏/匝。

则+5v副边绕组匝数为：n5=■=1.76匝。由于副边低压大电流，应避免应用半匝线圈，考虑到e型磁芯磁路可能产生饱和的情况，使变压器调节性能变差，因此取1.76的整数值2匝。计算选定匝数下的占空比辅助输出绕组匝数，因为+5v副边匝数取整数2匝，反激电压小于正向电压，新的每匝的反激电压为6.3伏/匝。占空比必须以同样的比率变化来维持v-s值相等。由此可得：+24v副边绕组匝数为：n24=■=7.08匝。取整数值为7匝。

对于反馈线圈的匝数，反馈电压是反激的，其匝数比要和幅边对应。ns=■=1.76匝。取整数值为2匝。

（8）确定磁芯气隙的大小。首先求出原边电感量（mh），根据lp=vs■则全周期ts的平均输入电流is=■=■=1a。

相应的im=■=2a，ip1=■=1a。

ip2=3ip1=3a在ton期间电流变化量i=ip2-ip1=2a，lp=vs■=150×■=0.56mh。所以电感系数al=■=■=0.00049×■。根据所选磁芯的al=f（lg）曲线，可求得气隙

lg=■=■=0.45mm

（9）变压器设计合理性检验。首先利用磁感应强度与直流磁密相关的关系计算直流成分bdc。根据公式计算可以得到：bdc=?滋h=185mt

而交流和直流磁感应强度相加之和得到的磁感应强度最大值bmax=?滋h=■+bdc=282.5mt，而从磁性材料曲线可知bs=390mt，故工作时留有余量，设计通过。

（1、烟台德尔自控技术有限公司，山东 烟台 264006 2、沈阳工业大学，辽宁 沈阳 110178）

摘 要：以uc3842和fqp12n60c为基础设计了一款可编程序控制器专用电源。意在介绍通用开关电源的工作原理与设计过程，并且着重介绍高频变压器的设计以及整板调试过程，突出以理论为基础，工程设计为主导的设计方法。该电源经过实际测试，符合可编程序控制器专用电源的标准。

关键词：变频器；开关电源；uc3842

引言

现应用uc3842芯片设计了一款可编程序控制器用的开关电源，经过大量实验。在输入有很大波动的时候，该电源也能稳定工作。其中为cpu供电的+5v电源误差范围在0.1v，达到了设计目标。而且本开关电源也可作为其它电力电子控制设备的电源，可移植性能好。

1 设计要求

本电源利用pwm控制技术实现dc-dc转换，通过fqp12n60c的电流检测端口与控制电路要求精度最高的电源相连，当输入有干扰的情况下，通过调节占空比来稳定对多路电源的输出。

具体指标如下：输入：直流250v±40%，输出：直流+24v、6a；+5v、2a。输出全部采用共地方式，控制系统对电源输出的纹波电压小于5%。

2 原理图功能分析与设计过程

基于uc3842和fqp12n60c所组成的开关电源的电路原理图。包括整流、滤波、pwm控制器等结构。电源内部采用单端反激式拓扑结构，具有输入欠电压保护、过电压保护、外部设定极限电流、降低最大占空比等功能。

2.1输入侧整流、滤波、保护电路设计。从ac（l）线路进线串联保险丝（f1），起到过流保护作用。从ac（n）线路进线串联热敏电阻（rt110d-9），对接通ac电源时产生的浪涌电流起限制作用。在熔断器与热敏电阻的出线端并联压敏电阻（vr1），对接通ac电源时产生的浪涌电压起限制作用。之后并联安规电容cx1，泄流电阻r5。防止大电容失效后漏电，危及用电人员安全。之后串联电感，出线端并联x2电容。然后经过整流桥d1整流，在直流侧并联电解电容c10滤除整流后的交流分量以及谐波成份。

2.2功率管参数调整与电路设计。电阻r1提供电压前馈信号，使电流可随电压而降低，从而限定在高输入电压时的最大过载功率。电阻r2实现线电压检测。由电阻r6，电容c30，开关管zd1，二极管d88组成简单的rcd箝位电路。达到保护开关管的目的。因而t1可以使用较高的初次级匝数比，以降低次级整流管d3上的峰值反向电压。电路采用简单的齐纳检测电路来降低成本。输出电压稳压由齐纳二极管（ic2）电压及光耦合器（ic1）决定。电阻r9提供进入齐纳二极管的偏置电流，产生对+5v输出电平、过压过载和元件变化时±5%的稳定度。

2.3高频变压器磁路设计。由于反激变换器对多组输出的应用特别有效。即单个输入电源使用同一磁路有效地提供多个稳定输出。因此本文设计的开关电源采用反激式变换结构。高频变压器的设计过程主要包括：磁芯大小的选择、最低直流输入电压的计算、工作时的磁通密度值的选择等。

（1）设计参数。设计使其工作在132khz模式下。输入：直流250v±40%，输出：+24v、6a；+5v、2a。

（2）功率计算。

p=24×6×1+5×2×1=154w （1）

（3）磁芯选择。由公式（2）、（3）

sj=0.15■=2.01cm2 （2）

p1=■=■=181.18w （3）

再由实际中输出引脚个数等因素，查磁芯曲线可得选择磁芯eer40。

（4）工作时的磁通密度计算。对于eer40的磁芯，振幅取其一半bac=0.195t。

（5）原边感应电压的选择。这个值是由自己来设定的，但是这个值决定了电源的占空比。其中d为占空比，vs为原边输入电压，vor为原边感应电压。d=■本文选定占空比d=0.5。

（6）计算变压器的原边匝数：np=■=42匝。

（7）计算变压器的副边匝数。对于+5v，考虑到整流管的压降0.7v以及绕组压降0.6v。则副边+5v电压值：v2=（5+0.7+0.6）v=6.3v。

原边绕组每匝伏数=■=■=3.57伏/匝。

则+5v副边绕组匝数为：n5=■=1.76匝。由于副边低压大电流，应避免应用半匝线圈，考虑到e型磁芯磁路可能产生饱和的情况，使变压器调节性能变差，因此取1.76的整数值2匝。计算选定匝数下的占空比辅助输出绕组匝数，因为+5v副边匝数取整数2匝，反激电压小于正向电压，新的每匝的反激电压为6.3伏/匝。占空比必须以同样的比率变化来维持v-s值相等。由此可得：+24v副边绕组匝数为：n24=■=7.08匝。取整数值为7匝。

对于反馈线圈的匝数，反馈电压是反激的，其匝数比要和幅边对应。ns=■=1.76匝。取整数值为2匝。

（8）确定磁芯气隙的大小。首先求出原边电感量（mh），根据lp=vs■则全周期ts的平均输入电流is=■=■=1a。

相应的im=■=2a，ip1=■=1a。

ip2=3ip1=3a在ton期间电流变化量i=ip2-ip1=2a，lp=vs■=150×■=0.56mh。所以电感系数al=■=■=0.00049×■。根据所选磁芯的al=f（lg）曲线，可求得气隙

lg=■=■=0.45mm

（9）变压器设计合理性检验。首先利用磁感应强度与直流磁密相关的关系计算直流成分bdc。根据公式计算可以得到：bdc=?滋h=185mt

而交流和直流磁感应强度相加之和得到的磁感应强度最大值bmax=?滋h=■+bdc=282.5mt，而从磁性材料曲线可知bs=390mt，故工作时留有余量，设计通过。

3 结论

24v输出电压波形

参考文献

[1]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[m].第一版.北京：电子工业出版社，1999，7.

[2]赵书红，谢吉华，曹曦.一种基于top switch的变频器开关电源[j].电气传动，2007，26（9）：76-80.3 结论

24v输出电压波形

参考文献

第2篇：开关电源的原理与设计范文

关键词：Saber；反激式开关电源；仿真

1.基于UC3844反激式多路输出开关电源的设计

1.1 控制电路设计

整个电路采用电流电压双闭环控制，当光耦中电流增大时，其电压会减少，即输入到1脚的电压减少，从而使得6脚的PWM脉冲占空比也减少。这样，输出电压便会降低；反之，当光耦电流变小时，1脚电压变小，从而6脚输出占空比变大。这样，输出电压便升高。

1.3.1 UC3844电路计算

1.启动电阻计算

7脚是其电源端，芯片工作的开启电压为16V，欠压锁定电压为10V，上限为34V，这里设定20V给它供电，用稳压二极管稳压（20V，型号为20B3），同时并联电解电容（10μ/50V）滤波，其值为10μF。开始时由原边主电路向其供电，电路正常工作以后由副边供电。原边主电路向其供电时需加限流电阻，为了防止输出电压不稳定时较高的电压直接灌入稳压二极管导致其过压烧坏，在输出端给UC3844供电的线路与稳压管相连接处串入一只二极管。

二极管、MOSFET和控制芯片采用Saber中相应的宏模型，然后将上述各个无器件模型和耦合参数组合起来。在原理图编辑器绘制出仿真模型后，需要对电路模型进行直流分析找到直流工作点，在此基础上进行时域的瞬态仿真分析。由于仿真电路中元器件比较多，特别是非线性原件的缘故，在进行瞬态仿真分析时要调整各个仿真参数以便使仿真能够收敛，仿真的时间选择10-20个周期为好，截断误差选择0.1倍的周期。在瞬态仿真完成后在Saber Scope中观测所需要的波形。

开关管的漏源电压波形，从图中可以看出电路工作在断续模式，电压尖峰很小，但有一定的过冲，保证了响应速度，说明缓冲电路的设计是合理的；电流断续，当变压器原边电压在理论上降为零时，实际情况是发生振荡，其原因是变压器释放完了所有能量，开关管的漏源电压从较高的值下降到等于输入电压的值的电平上，这一转变激发了谐振回路，它由杂散电容和原边电感构成，从而产生了一个衰减的振荡波形，并持续到开关管再次导通为止。

4.结束语

在电路设计初期，借用saber电路级仿真可以很直观的对开关电源电路设计进行的评估，并在控制环路的设计上会有很大的帮助。在完成样机的初步测试后。同样可以借助仿真对电路功能进行校验。该电路广泛应用于小功率场仑.具有体积小，成本低，结构简单等优点.

参考文献

1 刘胜利.高频开关电源实用新技术，北京，机械工业出版社，2005

2 周志敏，周纪海，纪爱华.开关电源实用技术.北京：人民邮电出版社，2007

3丁道宏.国内外开关电源的技术与市场，《中国电源学会通讯》，1999

第3篇：开关电源的原理与设计范文

关键词：智能建筑电气节能设计

在智能建筑工程中广泛地应用了数字通信技术、控制技术、计算机网络技术、电视技术、光纤技术、传感器技术和数据库技术等高新技术，构成各类智能化子系统。随着不可再生资源过快消耗，各领域都在研究如何节约能源。智能建筑是建筑设计的发展方向，如何在智能建筑中做好电气设计的节能措施是现代建筑电气设计的重要课题。

一.智能建筑的电气系统设计

建筑电气设计的任务是根据人们生产和生活的要求，设计出一个质量良好、使用安全、方便、经济、可靠的建筑供配电系统。多项资料及分析表明，我国有着巨大的节电潜力。节电工作法制化、标准化、规范化是节电工作有序进行及相关措施落实的保证；微电子技术等为节电提供了物质基础；最迫切的是知道我们与发达国家产品能耗高、电能利用率低的差距。在建筑工程的实际设计中，需要讲究设计的可操作性、延续性和整体协调性。设计要密切结合我国的国情，积极、稳妥地采用新技术；推广应用安全可靠、节约能源、经济适用的新产品、新材料；正确掌握设计标准，提高社会效益和经济效益。设计图纸要清晰，设计文件要准确，各专业要密切配合和相互协调。

设计的基本要求建筑电气设计工作是整个建筑工程设计的一部分，有着与建筑、结构、给排水、采暖动力多个专业和电气专业内部的配合，在各个设计阶段，都要互提资料、互有要求，要密切配合，才能防止各专业的矛盾和碰车，保证工程的设计、施工质量。整个设计的过程都必须贯彻国家有关工程设计的政策和法令，并符合现行的国家标准和设计规范。对某些行业、部门和地区的设计任务，还应遵循该行业、部门和地区的有关规程和特殊规定。在设计工程中尽量采用国家统一的标准图和标准图例、符号。

设计是一个构思表达、再构思表达、反复推敲、不断深入发展和进行评价的过程，基本上可以概括为博览、创意、构思、表达等几个阶段。将自己的设计构思表达成为图样，是设计人员的基本功。设计过程从一开始到深入下去，各阶段思维的广度、深度都不同，表达方式、工具也可能是多样化的。表达方式和工具要适应思维的速度，推动思维发展成熟。

二.建筑电气设计中的节能原则

由于人口的增加，工业的发展，生活水平的提高，能源的消耗也就急剧增加，能源危机迫在眉睫。因此，各行各业提出了节能的要求，节约二次能源――电能，也就成为民用建筑电气设计的焦点。节能降耗一直为国家所倡导，2005年7月初国务院发出《关于做好建设节约型社会近期重点工作》的通知，特别指出“要坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位的方针”。在经济发展中电气用电是一个耗能大户。很多相关的文章都曾显示过，其每年要消耗总发电量的10％以上，如果大量使用节能的照明产品和有效的措施，节电5％，则每年可节约照明用电60亿千瓦•时，为国家节省投资约30亿元，并可延缓温室效应，减轻对生态环境的破坏，经济和社会效益非常可观。因此，在设计文件中，电气节能措施以专篇的形式陈述，从建筑物规划的初期就以节能的思想为指导，在技术根源处为实现电气节能提供理论依据及可行性。建筑电气节能应坚持以下三个原则。

满足建筑物的功能即满足照明的照度、色温、显色指数，满足空调舒适性；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。

节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗，传输电能线路上的有功损耗都是无用的能量损耗，又如量大面广的照明容量，宜采用先进技术使其能耗降低。因此，节能措施也应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则。民用建筑的节能潜力很大，应在设计中精心考虑。但是在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的。

合理地进行用电负荷计算用电负荷计算方法选择得当，会达到节材、节能的目的，若选择不当，会给用户带来不必要的投资和能源浪费。关于用电负荷计算方法宜按下列原则选取：在方案设计阶段可采用单位指标法，在初步设计阶段及施工图设计阶段，宜采用需要系数法，对于住宅建设，在设计的各个阶段均可采用单位指标法和单位面积法。

三.建筑节能电气设计

建筑电气设计中的计量装置宜按下列原则设置。单元总配电箱设于首层，内设总计量表，层配电箱内设分户表，由总配电箱至层配电箱宜采用树干式配电，层配电箱至各户分户箱采用放射式配电。单位不设总计量表，只在分层配电箱内设分户表，其配电干线、支线的配电方式同上。分户计量表全部集中于首层(或中间某层)电表间内，配电支线以放射式配电至户内。多层住宅照明计量应一户一表，其公用走道、楼梯间照明计量可采取：当供电部门收费到户时，可设公用电度表，如收费到楼总表时，一般不另设表。

合理选择电线、电缆截面合理选择电线、电缆截面，在用电负荷计算时要尽可能算得准确，电线、电缆截面与保护开关的配合原则一般是：对于25A以下的保护开关，电线、电缆载流量应大于或等于保护开关整定值的0．85倍；对于25A以上的保护开关，电线、电缆载流量应大于或等于保护开关整定值的1倍。

第4篇：开关电源的原理与设计范文

关键词:高频开关电源;全桥移相;零电压开关;软开关技术

中图分类号:TM46文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)02-188-03

Development of 48 kW High Frequency Switching Power Supply

PAN Min

(China Electric Institute,Guangzhou,510300,China)

Abstract:The analysis and design of 48 kW high frequency switching power supply are presented.The present state of switching power supply is explained.The operating principle of full bridge phase_shifted converter and realization of soft switching techniques are analysed.Soft switching can reduce switching loss and increase circuit′s efficiency.Integer designing of power supply system and selection of main device parameters are also proposed.The experiment results demonstrate the power supply device satisfies design requirements completely.It has been applied in electric plating production line success_fully.

Keywords:high frequency switching power supply;full bridge phase_shifted;zero voltage switching;soft switching techniques

0 引 言

现有国内外的大功率电源主要为工频整流式电源,体积大、笨重、能耗高、多特性较差,且会对电网造成较大的电磁干扰。与它相比,开关电源具有高效节能,重量轻,体积小,动态性能好,适应性强,有利于实现工艺过程自动化和智能化控制等显著的优点。目前少数高频开关型电源主要限于小功率容量级别(2 000 A以下),而国外同类设备价格过于昂贵,市场迫切需要具有较大功率容量和先进技术水平的国产高频开关型电源装置。因此,大功率开关电源具有广泛的应用前景,是当前国内外研究、开发、应用的主流和方向。但是,开关电源特别是大功率硬开关电源在可靠性、稳定性、效率等方面的缺点成为制约大功率开关电源应用和发展的“瓶颈”,按照传统电源的设计思路和解决办法,不能从根本上解决其所面临的诸多问题。软开关技术的出现以及先进控制技术的兴起,则为解决开关电源诸多问题提供了新的方法。

目前单机容量大于20 kW的大功率开关电源在国内外极为少见,单机输出一般在1 000 A以下。为适应大功率(低电压、大电流)输出的电路拓扑和控制模式,采用全桥移相式电路拓扑结构,并通过软开关技术的应用,研制了48 kW、20 kHz的大功率高频开关电源,通过电镀生产线的现场使用,取得了满意的效果。

1 全桥移相零电压开关原理

零电压全桥移相变换电路拓扑结构适用于大功率开关电源,它采用移相控制,移相芯片选用UC3879,驱动部分采用目前较为成熟的EXB841专用驱动芯片。在换流时利用变压器的漏感和功率管的寄生电容产生谐振,实现开关器件的零电压开通,消除了开通损耗,提高了电路效率,其主电路原理图如图1所示。图1中IGBT1~IGBT4为功率开关管,分为超前桥臂(左半桥)和滞后桥臂(右半桥)。电路零电压开关依靠功率开关管反并联的二极管D1~D4的导通实现功率器件的零电压开通,通过功率管谐振电容C1~C4的充电过程实现功率器件的零电压关断[1,2]。

在全桥相移零压开关变换器中,开关管的导通关断时间恒定。导通顺序为IGBT1IGBT4IGBT2IGBT3。同一桥臂的开关管为反相导通。对角管导通具有相移,从而使共导时间随相移的变化而变化。由于开关管存在关断时间,同一桥臂的两个开关管导通关断时,需要一定的延时时间(死区时间)以防止直通,保证开关管的安全;同时为保证开关管的零压开通,需要分别设定合适的领先臂与滞后臂的延时时间。IGBT1~IGBT4分别由UC3879输出的OUTA~OUTD控制[3]。

图1 全桥移相零电压开关主电路原理图

2 电源系统整体设计

电源装置主要由三相整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器、高频整流滤波电路、PWM控制电路、稳压稳流控制电路及故障保护电路组成(如图2所示)。工作时电网三相电源输入,经整流、滤波电路加至绝缘栅双极型晶体管IGBT组成的逆变电路,由主电路转换成脉宽可调的高频交流(约20 kHz),再经高频变压器降压、肖特基二极管整流转换成适于工作需求的低压直流。

图2 电源装置系统组成图

高频逆变电路采用全桥移相零电压开关主电路,同时采用软开关技术,以实现大功率低损耗高频逆变。高频开关管采用大功率IGBT模块,以提高电源可靠性,高频整流管采用肖特基整流模块以提高电源的效率。

控制单元输出的控制信号可以对主电路输出做出迅速响应,从而不但给出优良的动、静态输出特性,而且能对各种输入电压的波动予以补偿,并能对各种原因造成的故障做出迅速的保护响应。

电源系统的主要功能有:

(1) 系统按输出的电流或电压偏差分别自动进行PI稳流或稳压调节;

(2) 设置了过流、过热和缺水等保护措施,且具有声光电三维报警方式;

(3) 通过面板上的电压、电流表(输出电压、输出电流)可分别监测系统的输出状态;

(4) 系统具有稳压及稳流两种工作模式,保证了系统的稳定运行。用户可根据工艺需要进行选择;

(5) 系统具有软启动功能,其给定值由小逐渐增大,软启动时间约为5 s;

(6) 系统为远控方式,其操作简单,方便用户掌握。

2.1 输入整流桥及平波滤波器

该系统设计输出为3 000 A/16 V,前端采用三相整流桥输入,如图3所示,其中负载R为开关变换器的等效电阻。考虑理想情况,Li为无穷大,id为一平滑直流。通过对三相整流桥电路工作原理分析,考虑电网波动及保留一倍裕量,可选定二极管的额定参数为150 A/1 200 V。

图3 三相整流桥及LC滤波器电路

平波滤波器的作用是平滑整流电压和提高功率因数。设计中需结合经验,选择一个性能和成本的折中点。这里采用把电感放在直流侧的安置方式。与把电感放在交流侧的安置方法相比,无论是在结构复杂程度上,还是成本上,都要低的多。而且理论上这种结构可以达到的最大输入功率因数为0.955,完全能满足该系统的要求。

2.2 高频变压器

在高频开关电源设计中,高频变压器的设计是一个关键因素,它不仅决定了电源的输出能力,而且直接关系到电源设计的成败。

为实现大功率转换,该系统采用四个变压器并联,且每个变压器的磁芯采用一个环形磁芯。环形磁芯的窗口面积和体积都比较容易做大,工艺绕制简单,安装方便,更加适合用于大功率开关电源。并联的四个变压器的原边输入电压相等且为逆变器输入的电压,副边输出并联。通过计算,取变压器原边的匝数为21匝,副边为1匝;考虑绕制工艺、散热、损耗等因素的影响,原边采用USTC 0.1×1 050的多股丝包线,副边则采用TMY-40×6或TMY-50×5的铜排。

2.3 IGBT及隔直电容

由电路特点可知,IGBT的工作平均电流为母线平均电流的一半。流过IGBT的平均电流及承受的最大反向电压为:

IIGBT=Id/2=P0/(2ηUd)

UIGBT=2.34×1.2U2

考虑到尖峰电压电流的影响,保留一定的裕量,最终确定IGBT的容量为300 A/1 200 V。

隔直电容的作用是防止变压器发生偏磁现象,选的过大,则会增加成本;选的过小,则会产生EMI,降低电压利用率。设计中还需考虑等效串联电阻和电感的影响及散热问题。

2.4 输出整流管及RC吸收网络

选择整流二极管首先要考虑流过二极管的电流。计算流过整流二极管的电流及其额定电压,保留一定的裕量,最终选用的是400 A/100 V的肖特基二极管。

RC吸收网络的作用是防止输出整流二极管关断时因反向恢复引起的振铃。设计中可选择电容的容值为二极管寄生电容容值的10倍,电阻值则必须使电容在1/10个周期内充、放电完成,同时也要注意电阻功率是否满足吸收要求。

2.5 输出滤波器

输出滤波器的设计主要围绕输出纹波指标来考虑。一般情况下,以在最坏的情况下计算的参数为依据来选择滤波电容和滤波电感值。

3 试验结果

设计制造的3 000 A/16 V样机如图4所示,试验波形由泰克TDS5034示波器记录,如图5~图7所示。图5为同一桥臂上两个开关管的驱动脉冲波形,开关频率为20 kHz。图6为输入电压为220 V时,样机的工作波形,1通道为变压器原边电压,2通道为IGBT驱动脉冲,3通道为变压器副边肖特基反向压降,4通道为变压器原边电流。图7为样机满载时的工作波形,1通道为变压器原边电压,2通道为样机直流输出电压。表1列出了样机的各项技术指标,及与预定目标的比较。试验证明,样机已完全满足设计要求。

图4 3 000 A/16 V样机

图5 IGBT的驱动脉冲波形

图6 输入电压为220 V时样机的工作波形

图7 样机满载时的工作波形

表1 样机的各项技术指标及与预定目标的比较

技术指标预定目标3 000 A/16 V样机

输入电压范围360~450 V360~450 V

额定输出电压0~16 V连续可调0~16 V连续可调

额定输出电流0~3 000 A连续可调0~3 000 A连续可调

整机效率≥75%≥82.8%

稳压精度≤1%≤0.6%

稳流精度≤2%≤0.5%

冷却方式水冷水冷

保护功能过热、过流、缺水过热、过流、缺水

4 结 语

高频开关电源,作为中国电器科学研究院研制的新一代逆变式电源,具有高效节能、体小量轻、稳定可靠、绿色环保等优良特性。该项目成果较大功率单机输出的实现、软开关技术的应用、水冷却方式的采用等,都为以后电镀行业逆变电源设计提供了很好的借鉴之处。该电源装置已顺利应用于国内某电镀生产线上,并取得了良好的效果。

参 考 文 献

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第5篇：开关电源的原理与设计范文

在大型和重要广播电视发射台都离不开多工天线交换系统，交换闸本身的技术参数和质量性能主要决定于生产厂家技术能力，一般都能达到部标要求。把停播率降到最低水平主要与天线控制系统、发射机系统和配电系统等设备的可靠性和稳定性有直接关系。

目前，天控系统在国内广播电视发射台使用比较广泛，国内外生产的广播电视发射机均不带天线控制器，国内生产天线交换闸的厂家有鞍山广播电视天线厂、北京贝尔德广播电视设备公司、原北广设备厂等。北京贝尔德公司生产的天线控制器，只能与本厂的天线交换闸配套使用，其产品受功能扩展和通用性的限制，功能开发时需要改造，没有原理图改造起来非常困难。其它厂家只生产交换闸没有控制器，单独购买或订作价格昂贵，对用户来说无法接受，通过多年工作经验和知识积累自行设计了《多功能天线交换闸控制器》。在2010年山东省广播电影电视局直属六个高山发射台自动化控制网络系统建设中，自行设计、安装制作了三十多套天线控制器（四种型号的交换闸），其技术性能、运行可靠性和外观设计达到了专业水平，仅此革新项目使自动化控制联网工程节约资金15多万元。在这里以目前用的较多且技术比较成熟的新型交换闸为例，将天线控制器设计构思和电路原理图奉献给广播电视同行，如果本台交换闸不是我介绍的型号，只要对本台的天线交换闸工作机理和接口特性搞清楚了，将我设计的天线控制器原理图进行必要的改动便轻松实现控制功能。

鞍广生产的新型天线

交换闸技术简介

1. 产品技术特点及构造

此产品技术指标达到部级标准，体积较小，电机功率低、噪声小，机械控制简便。对外连接仅有一个接口件，使用一个七芯航空插接件CT1（16mm）。天线位置指示灯D1、D2是交流220V氖泡，内部有四只行程开关SQ，每两个一组固定在左右两侧，两侧接点位与电机轴心成90°角，电机转动不是传统同向转动，而是左右摆动（正反转）90°。

2. 天线交换闸工作原理

图一中的天线切换是用一个乒乓开关实现的，控制简单，功能单一，状态量太少，不适应发射机实际需要，更不能实现自动化控制要求。其工作原理：天线状态当前在D1上（设为主机），当切换到D2时（备机），将电源开关置于另一侧，电流通过CT1-3、行程开关SQ3、电机M回到电源零线，此时电机开机转动，同时行程开关SQ1、SQ2释放，D1指示灭，电机继续转动，当电机带动手柄转过90°时，碰到行程开关SQ3和SQ4时接点断开，D2点亮，天线切换到备机。如果把开关板回，天线切换到主机上，原理同上。

自制天线控制器选材及电路设计

1. 功能及特点

此控制器功能完善，具有发射机开启后不允许倒天线保护，即天线外部联锁接口；具备天线或负载不到位不能开启发射机保护功能；具有本地电动和远程控制功能，在本地状态下，远程不起作用，在远程状态下本地和远程均起作用；当本控制器失效后，可以断开控制器电源手动操作手柄进行切换，但必须将应急联锁开关K3（主机）或K4（备机）合上，否则不能开启发射机；对于非自然冷却的假负载加装上了控制开关。

本控制器的特点是成本很低，是购本成品的三十分之一还多，只要购买优质元器件和高质量的导线，线路连接可靠其稳定性和可靠性极高。

2. 所用元器件及选择

在特殊环境下为防止电源雷击，加上了防雷、浪涌保护电路，为了提高防雷效果可以用专业防雷模块或防雷插座替代；本控制器使用24V开关电源，电源功率在10W左右即可，原因是选用的继电器是24V中小型继电器，此继电器带有插座，便于导线连接器件和固定，其工作电流和接点电流很小，为何不用微型12V或5V继电器，微型继电器需用电路板，加工电路板不划算，其不足是机箱需用2U的；SB1、SB2按钮开关和天线状态指示灯用12mm圆形的，这样用电钻打孔方便，指示灯直接用24V发光二极管成品，VD1、VD2用作天线状态指示，VD3是电源指示灯。K、K1、K2、K3、K4为中型的乒乓开关即可，K是电源开关，K1是本地/远程选择开关，在本地位置时是断开状态，K2是假负载加电开关，K3、K4是天线或负载应急联锁开关，正常情况下断开；对外接口插件用航空插头就可以，与交换闸对接件用16mm七芯的（JX1），其它的都用12mm的不同芯数的即可，各个接插件不同为了防止插错；电路连接线用0.5mm2多种颜色绝缘外套导线 ，等电位用同一种颜色的，目的是便于连接导线，工作电流很小，选用0.5mm2目的是为了防止线头不易折断。

3.天线控制器的控制原理图

天线控制器的工作原理

1.本地状态下天线切换工作原理

将电源开关K接通，功能选择开关K1置于本地位置（断开状态），天线切换只能在本地进行操作。图二表示天线状态在主机上，当按一下切换按钮SB2，行程开关SQ2是闭合的，+24电源通过SQ2、SB2、J2线包、天线外部联锁到电源负端形成电流回路，继电器J2吸合，通过其常开接点J2（9，5）维持电流通路，220V交流电通过另一常开接点J2（12，8）给电机加电转动，当电机动作时SQ2释放，电流又流过J4（10，2）与J2（6，10）使J2保持吸合，电机继续转动，当天线到位时，SQ4行程开关接通，J4吸合，J4（10，2）常闭接点断开，J2线包断电释放，电机失电停机转动，天线切换到备机完成，从备机倒主机原理相同。

天线外部联锁作用（JX3）：当主/备发射机只要工作时，其常闭接点断开，J1或J2不会吸合，倒天线不起作用，即达到保护作用。当天线到位后，J3（主）或J4（备）吸合，其中一组常开接点用于发射机外部联锁（JX4），保护发射机。

2. 自动或远程倒天线工作原理

在自动倒天线时，将功能开关K1闭合，与自动控制信号T5或T6（JX2）串联，，然后与手动按钮SB1并联，用此代替手动按钮SB1的作用，其切换工作原理与手动相同。

天线状态用于自动化开启发射机用，确保发射机安全。

K2是用于非自然冷却的假负载电源控制开关（JX5），其继电器状态和天线状态组合连接用于发射机外部联锁用。K3或K4是当此控制器失效时，关闭控制器电源，还可以用操作手柄进行应急切换天线，因发射机外部联锁与天线状态有关，控制发射机的开启，用K3或K4强制闭合联锁，正常情况下K3和K4是断开的。

第6篇：开关电源的原理与设计范文

【关键词】DSP 高频 通信电源 探讨

随着电力通信网络建设的全面铺开，各地方电力通信服务的领域也得到了快速扩展。从现实的角度来看，电力通信系统当中各环节的运作都脱离不开系统电源装置的电流供给，整个高频通信电源装置的性能至关重要。从以往高频通信电源的设计及其目前应用情况来看，将朝着高效率、高频化的通信电源系统研发方向发展。为此，需要将原有的通信电源装置进行改良设计，经研究可知，在DSP支撑下的高频通信电源装置的设计是在开关电源功率因数校正原理的基础上而来的，该电源开关的频率为100KHz。

1 分析基于DSP的高频通信电源的可行性及其设计方案

1.1 基于DSP的高频通信电源的可行性研究

近年来，凭借多项科技的发展，我国的通信网络运行更为高效，其中的各部分装置的性能也越来越优良。在具体执行通信系统操作的过程中，系统的电源特性优劣对于整个环境中的电流分流以及系统稳定都有一定的影响。在以往，普通的通信电源的应用使得通信网络的高效能运作受到了一定的阻碍。为了升级通信网络中的各项功能，便提出一种基于DSP的高频通信电源的设计方案，以供构建更加完善的通信系统的过程中实施。

DSP是数字信号处理器的缩写，它是一种用数值计算的方式来对信号进行加工的技术类型的装置。该装置是具备专用的计算机性能的一种芯片，DSP技术在实践领域中的应用范围较为广泛，且该装置的应用特性极佳。

1.2 基于DSP的高频通信电源的设计方案分析

从具体情况来看，“小型高效”是电源系统装置发展的主流趋势，凭借先进的技术手段来实现高频化的电源设计，是当前乃至未来一段时间通信直流电源的发展方向。从整体情况来看，基于DSP的高频通信电源的设计方案的整个设计内容较为繁杂，但其核心就在于将数字信号处理器与整个电源系统相匹配，从而实现高效能、高频化的通信电源系统设计的目标。在DC/DC变换电路上所采用的是全桥移相控制的ZVS变换器，它作为电源装置的主变换电路。通过深入了解全桥移相控制变换器的工作原理，能够发现其存在全桥移相控制变换器副边占空比丢失的问题，因此，在DSP的支持下，将其结构进行适当的调整，即保留以往高频变压器原边串联的谐振电器装置的架构，并同时在滞后桥臂处增加辅助谐振网络的移相全桥的变换结构。这样一来，便可以实现超前臂与滞后臂开关管装置的零电压开关的设计，极大地改善了以往通信电源的性能。

2 基于DSP的高频通信电源设计方案的实现

2.1 在DSP支撑下的高频通信电源设计方案的实现

通过对集中常用的电源模块实施并联操作的测试可知，系统当中电流的自动均流状况都存在一定的问题，在此基础上，提出了一种将控制电路相结合的实用性平均电流自动均流电路的设计方案，这便解决了应用原有通信电源所产生的电流分流等现实问题，提升了电力能源的有效利用，以及维护了通信设备的安全、稳定运行管理。从实践操作过程来看，高效率是考核通信电源装置运作效能最关键的指标，对于高功率因数的通信开关电源而言，可以用两级电路组成的运作方式来实现高效率方案的设计，相对来讲，为了保证装置设计的经济性，小功率通信电源就无需进行此操作，并尽量降低通信系统中小功率期间的损耗。

2.2 综述基于DSP的高频通信电源装置的优势

从以往的研究过程中可知，电源的控制已经从传统的模拟控制形态跨越至全数字化控制的阶段，这也是通信电源装置技术沿革的必然发展方向。之所以会设计一种基于DSP的高频通信电源装置，其原因在于这套智能化的控制系统能够模拟人脑的思维模式，提升通信电源装置在整个系统中的自适应等方面的性能，强化通信系统的运营服务质量。此外，鉴于DSP的体积较小，且系统升级便捷，如若在日后遇到硬件资源配置等问题，则也极容易快速调整，不会影响整体通信系统的有序运作，与此同时，基于数字信号处理技术的高频通信电源装置控制系统的可靠性较以往有所该善，这样一来，该设计方案具备较高的产业价值，会带动产业经济的发展。

3 结束语

总而言之，通过分析高频通信电源及其相关技术的基本发展状况，能够了解到实际应用中对高频通信电源装置的需求，并以实践经验来探究更先进的高频通信电源。经研究分析以及实际运用可知，基于DSP的全数字控制下的高频化、高效率的新型通信开关式电源装置，能够辅助系统环境得到性能更稳定的直流电，而且，相比以往所采用的电源装置的形态而言，基于DSP的高频通信电源装置的体积更加小巧，但其为整个系统所输送的直流电量更充沛，可以满足系统应用的现实要求。

参考文献

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作者简介

胡诚（1982-），男，湖北省咸宁市人。大学本科学历。现为国网鄂州供电公司工程师，从事电力系统通信运行检修工作。

作者单位

1.国网鄂州供电公司 湖北省鄂州市 436000

第7篇：开关电源的原理与设计范文

关键词：数据中心一体化系统；网络能源系统；系统设计；数据中心建设

中图分类号：TP389　文献标识码：A　文章编号：1009－2374(2009)12－0027－02

一、数据中心一体化系统概述

随着计算机技术的发展和普及，计算机系统数量与日俱增，其配套的环境设备也日益增多，计算机机房已成为各大单位的重要组成部分。机房的环境设备(供配电、UPS、空调、消防、保安等)必须时时刻刻为计算机系统提供正常的运行环境。一旦机房环境设备出现故障，就会影响到计算机系统的运行，对数据传输、存储及系统运行的可靠性构成威胁，如事故严重又不能及时处理，就可能损坏硬件设备，造成严重后果。对于银行，证券，海关，邮局等需要实时交换数据的单位的机房，机房管理更为重要，一旦系统发生故障，造成的经济损失更是不可估量。目前许多机房的管理人员不得不采用24小时专人值班，定时巡查机房环境设备，这样不仅加重了管理人员的负担，而且更多的时候，不能及时排除故障，对事故发生的时间及责任也无科学的管理。尤其目前国内普遍缺乏机房环境设备的专业管理人员，在许多地方的机房不得不安排软件人员或者不太懂机房设备管理甚至根本不懂机房设备维护的人员值班，这对机房的安全运行无疑又是一个不利因素。正是为了解决上述问题，推出机房场地设备监控系统，实现了机房设备的统一监控，减轻了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，实现了机房的科学管理。

二、设计原则

(一)整体性原则

数据机房所有系统的设计根据业务发展需要与设备使用要求进行整体规划，统筹考虑，保证整体可用性。

(二)先进性与实用性相结合原则

系统设计立足于高起点，采用国际先进、成熟、实用的技术，构建合理并适当超前的技术体系架构，用以确保长时间的技术领先。各系统通过集成，实现资源和信息共享，增强对机房的运营管理能力，提高设备利用率，降低能耗，实现现代化科学的机房管理。系统软、硬件配置采用模块化、开放式结构，以适应系统灵活组织、扩展和系统集成整体提升的需要。

(三)可靠性原则

数据机房具有高可靠性，保证为用户提供连续不间断的7×24小时服务；在设计和建设时要减少单点故障的存在，对可能存在单点故障的环节在设计上要尽可能减少其对整个系统的影响。由市电到机柜及服务器的整个供电系统可用性不少于99.99％，机房各系统都具有足够的备份能力。

(四)安全性原则

具有完整的安全策略和切实可靠的安全手段保障数据中心运行系统基础环境的安全。在防火、防水、防虫、防鼠、防盗、接地、防雷、防电磁干扰、降噪等方面采取有效措施；在考虑地面承重能力时，采取相应的技术措施。

(五)可管理性原则

各系统应具有较强的集中式管理加分布式实施的可管理性逻辑，并且为分布式实施调整提供清晰的管理逻辑。

(六)灵活性及可扩展性原则

各系统应具有可持续发展的能力，在系统设计上具有较大的灵活性。在设计时应考虑部分设备分期实施，统一规划考虑扩充设备，确保日后可以方便增容。

(七)节能、环保、减排的原则

数据中心设计及建设要采用切实有效的措施或技术来充分体现节能、环保、减排的要求，建设绿色的数据中心。

(八)舒适性原则

数据中心应能提供良好的工作环境，要保持空气新鲜，机房内的温度、湿度要符合国家标准，为工作人员提供适宜的工作环境。

(九)可持续发展原则

各系统设计及产品选型都应具有超前性和扩充性，系统实施方案具有可扩展性。如精密空调应采用模块化组成结构，机组扩容简便，简单增加模块即可；配电开关及配电柜在设计上要预留足够开关容量；对隐蔽性工程要有足够的前瞻性，为了保证较长时间内的系统扩容、变更、升级等可能性而预留相应预埋管线和接口等。

三、系统组成

(一)机房装饰系统

给机房工作人员提供一个舒适、安全的工作环境，这是数据中心一体化建设不可缺少的环节。

(二)电气系统

供配电系统是保证计算机设备、场地设备和辅助设备安全可靠运行的基础，其设计原则是：满足计算机机房的使用要求；保证供电可靠性和灵活性；保证人身安全；便于施工、维修和管理；技术先进，经济合理。本项目中计算机设备按一级负荷供电。按照《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)和《电子计算机场地通用规范》(GB／T-2887-2000)，在本项目中按A级供电方式设计、施工。机房的配电系统设计为“双路市电+柴油发电机组+UPS双总线冗余+独立的双回路”的高可靠性的供电方式。能源中心内设有低压总配电室，为数据中心大楼提供双路电源。针对数据中心机房区提供独立的两路市电与柴油发电机互投后的电源至UPS电源室的两套UPS系统，给计算机负载提供双总线方式供电；提供双路市电及柴油发电机互投后的电源给精密空调、通风设备、照明等市电负载供电，同一区域互为备份的两台空调的电源来自另一组市电系统。

1　UPS系统。1#UPS母线输入配电柜：1#母线采用1套UPS输入配电柜，该柜配置2路输入开关，其中1路1250M3P开关为UPS中输入电源开关，另1路为I#UPS系统的外部维修旁路开关，为二期UPS扩容及检修提供便利条件。输出配置3路630／3P输出开关，分别为3台UPS提供交流输入电源，输出配置2路100A／3P开关，为UPS机房空调提供电源。该柜的输入电源由低压配电机房引电。

2　精密空调配电柜系统。二层主机房配置1台精密空调总输入配电柜，二层VIP机房空调配置1台精密空调总输入配电柜，空调配电柜的总输入开关可以选配分励脱扣选件，配合消防系统的使用。空调配电柜的电源均从动力机房低压开关柜引电。

3　服务器电源管理系统SPM(server Power Management)。随着信息设备的进一步集中，更多的数据中心被建立。新一代数据中心对供电系统的可靠性及可管理性要求越来越高。IT用户需要对信息设备的供电系统进行更可靠与更灵活的配电、更精细化的管理、更准确的成本消耗等。

4　柴油发电机系统。本柴油发电机组作为全部负荷的备用电源，应满足的运行方式为：正常情况下，机组应始终处于准备起动状态，当市电中断供电时，机组应立即起动，机组启动延时时间延时0至3秒(可调)，能自动起动机组(共有三次 连续自启动功能)，四台机组同时自启动，四台机组同时并机，达到100％额定负荷所需时间小于15～30秒(可调)。市电恢复时，发电机组应能继续带载运行约180秒(可调)，直至市电供电稳定，才转换由市电供电带负载，机组继续维持0～300秒(可调)运行冷却后自动停机。机组与电力系统问有防止并列运行的联锁装置，此装置也用于市电电源与发电机组之间的切换。

(三)空调系统

当室外温度较高时，系统处于全部机械制冷工作模式，冷量全部由压缩式制冷系统提供，然后与板式换热器进行能量交换，给室内循环提供冷量。

当室外处于过渡季节时，冷媒先在冷凝器中被部分冷却(预冷)，然后再在压缩式制冷系统的蒸发器中再次冷却，压缩式制冷系统根据需要起动，平衡板换的热负荷，这种自然冷却系统与压缩式机械制冷系统需要同时工作的情况叫做部分自然冷却模式。

当室外温度较低时，冷媒直接在冷凝器中被冷却，并能完全平衡板换的热负荷，这种完全靠自然冷却系统的情况叫做全部自然冷却模式，全部制冷负荷由自然冷却冷凝器“免费”提供，不需要开压缩式制冷系统，达到节能效果。

(四)通风系统

引进新风，保证室内良好的工作环境，为消防排烟补风：节能，通过全热新风换气机，在用室外的新鲜空气置换室内空气时，保证室内的冷热量70％的存留；机房新风前端加预热段，避免冬季室内产生结露。

新风、排风系统可满足过渡季节及冬季排出室内的余热(冬季制冷机组不开的情况)，以保证机房全年运行的可靠性，同时达到节能的目的。

新风系统采用初效中效两级过滤，以保证空调机房内无尘环境的洁净要求，并保证室内空气正压，防止开门过程中机房外的有灰尘的空气进入室内。

(五)设备环境监控系统

数据机房内的环境温度、湿度、水浸以及低压配电1路进线等进行集中监控、调测及数据核对等。监控中心数据存储功能服务器架设在首层配电室，以便于对其日常维护，数据备份及故障处理。设立在监控中心的监控终端可实时的对各机房进行监控。当监控现场发生报警时，立即启动短信报警，将详细的报警内容完整正确地发送给管理人员，保障机房安全，同时可实现电子邮件、声光、网络显示等报警方式，并人性化地设置同一现场同一报警的发送间隔时间。遵循监控系统网络结构方面的建设原则，并根据实际情况，监控系统采用SS-SU二级架构。

(六)机柜系统

服务器机柜的规划和选择是IDC数据中心中非常重要的环节。因为其数量的多少、单个机柜功率的多少、机柜的尺寸等因素直接决定了机房的面积、UPS系统的大小、空调系统的大小以及整个大楼配电系统的规模和综合布线系统的规模。同时机柜的尺寸、通孔率及摆放方式等因素又直接影响到服务器的散热效果，并与机房的气流组织形式及空调系统的节能有很大关系，所以务必引起高度重视。

(七)综合布线系统

数据中心机房是企业运营的核心，例如在电信、金融等行业中，网络所承载的是关系到核心业务的重要且敏感的数据，因此对整体系统安装的工程质量管理和控制变得尤其重要。一个现代化的机房，除了严格按照有关标准进行设计施工，确保安全可靠、美观舒适以外，还应充分体现现代科技所带来的创新和智能化。

(八)消防系统

数据机房消防系统包括两大部分即气体灭火系统、消防自动报警系统。

四、结语

第8篇：开关电源的原理与设计范文

>> 微型电机转速仪设计 电机数字化控制系统的电源设计 对进口旧电机电源规格不符解决方法的探讨 对机电设备开关电源设计的思考 跑步机电源控制器的设计 提升机电控电源系统的优化设计 基于微型空心杯直流电机的迷宫电脑鼠设计 微型压电发电机在公交车上的设计与应用 微型风力发电机的应用 关于柴油发电机作应急电源电气设计的探讨 直流电机伺服驱动开关电源的EMI滤波器设计 直流电机伺服驱动专用电源的设计 远程计算机电源控制系统的设计及实现 某型飞机电源枢纽舱的改进设计与分析 智能手机电源管理模块的设计 基于ATmega8的无刷直流电机电调的设计 浅析微型直流电机的智能测试 对发电机电气参数采集传输系统的设计与探讨 基于矢量变频技术的起重机电机控制系统设计 基于单片机控制步进电机电路的设计 常见问题解答 当前所在位置：

关键词：微型电机电源；高压启动；低压运行

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.9.017

引言

微型电机电源用于双子动压陀螺电机，驱动陀螺电机高速旋转，并需要角动量。微型电机电源的输入为220V/50Hz的交流电，输出两项相位差为90°，频率为1.5kHz的方波，其原理框图如图1。这其实是一个ACDC-AC转换电路，因此主要包括两大部分电路，即直流部分和交流部分。

直流部分电路

微型电机电源的直流部分输入电压为220V/50Hz交流电源，通过电源变压器降压后，经整流、滤波及稳压电路的输出直流电压。这部分可以说是比较常用的线路，但由于微型电机电源要求在电机启动60s前，输出电压为25V；60s后，输出电压为20V。而最终输出的交流电压的幅值是由前级的直流电压决定的，因此，就需要在直流电压的输出增加一部分电平转换电路，来控制电路最终的交流输出。

微型电机电源的高低压电平转换电路主要采用的是三端可调式稳压器W117和W137，该稳压器链接方式简便，有多种封装形式，由于此电路要求的电流较大为1A（可以同时带动多个马达，大大提高了效率这也是此电源的优点），因此采用了F-2型的，以保证电流。具体的电路是通过双单稳触发器CC4098产生一个延时脉冲，延时时间可调节，由这个延时脉冲控制稳压器W117和W137，稳压器 W117和W137及其电路如图2。

图2中的N1为三端可调式正电压稳压器W117，延时脉冲有两点输入，前60s为低电平，三极管V1不导通，输出电压按公式Uo=1.25（1+R4/ R3）Ui输入电压计算。

60s后高电平到来，三极管V1导通，电阻R5并入电路，即与R4并联，R4并联R5后阻值小于R4，按公式计算Uo减小，即达到了高低电平的转换。由于W137是负电压工作，因此还需将延时脉冲反相后经1点输入，其余工作原理与W117相同。

结束语

本文设计的微型电机电源与以往的电源相比拥有很好的高电压、大电流工作状态，且增加了高压启动、低压运行的功能，较以前的电源大大提高了其工作效率和使用可靠性，同时克服了微型电机有时在低压时无法正常启动的现象，可以在同类型的电机上推广应用。

参考文献：

[1] 阮新波，严仰光编著.直流开关电源的软开关技术[M].科学出版社，2000

[2] 次刚.基于交直流切换的开关电源设计[D].电子科技大学，2011[3] 郑大连.多路输出开关电源系统设计与实现[D].电子科技大学，2011

[4] 罗意铭，李壮. HX_N3型机车微机控制系统的电源设计[J].内燃机车，2013，（02）

第9篇：开关电源的原理与设计范文

关键词：公共建筑 电气设计 节能措施

1 引言

能源问题是全球性的重大问题之一。我国拥有大约五百多亿平方米的建筑面积，建筑能源的消耗远远高出世界平均水平，而且随着公共建筑快速发展呈现不断上升的趋势。因此，建筑电气设计中强调合理运用专业技术、采取有效的节能措施、科学地选择节能设备，采用既技术先进、经济合理，又节约能源和保护环境的建筑节能设计方案就显得尤为重要。

2 建筑电气节能设计原则和依据

2.1 原则

建筑电气节能设计应对经济、环境和社会等因素进行综合考虑，提高用能设备的利用效率，实现能源的最大化。

2.1.1 实用原则

建筑电气设计应符合人们工作生活的习惯，满足建筑物照度、色温以及显色指数等照明需求。

2.1.2 符合实际经济效益的原则

不可由于片面强调建筑电气节能设计而加大能源消耗投资和运行费用。

2.1.3 技术先进的原则

建筑电气节能设计应对设计和施工阶段无谓的能源消耗进行分析和计算，采用适合的节能措施，优化设计方案。

2.2 依据

公共建筑电气节能设计，应严格遵循国家相关法律法规和GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》、JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》、GB 50034-2004《建筑照明设计标准》以及GB 50368-2005《住宅建筑规范》等标准规范的要求。

3 公共建筑电气设计的节能措施

3.1 供配电系统的节能设计

应减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗计算公式如下：

式中：P―变压器的有功损耗，kW；

P0―变压器的空载损耗，kW；

― 变压器的负载率；

PK―变压器的短路损耗，kW。

P0是变压器的空载损耗，又称为铁损，其损耗由铁芯涡流损耗和漏磁损耗组成，它的大小与变压器的铁芯材料及其制造工艺有关，所以选用变压器时，应选择S9，SL9，SC8等系列的节能型变压器；

PK是变压器额定负载传输的损耗，又称变压器线损，其值取决于变压器绕组的电阻的大小，也与流过绕组电流的大小有关。所以，应选用铜芯变压器等阻值较小的绕组；

变压器最经济节能的运行负载率，取值应在75％～85％之间；

应根据变压器的负荷和年运行费用，合理选择容量和台数，使容量与电力负荷相互匹配，并在高效低耗工作区内。

3.2 照明设计环节中的节能措施

公共建筑照明用电量比较大且分布较广，因此照明电气节能设计是整个电气设计的重要组成部分。

3.2.1 合理选择光源

选择光源时，应首选新型绿色环保LED光源等高效电光源。

3.2.1.1 商业类建筑光源的选择。照明设计中，为有效达到节能目的，在办公室、教室、会议场所或仪表车间等场所，采用管径小于26mm的细直管形荧光灯；在工业厂房等一些层高较高的场所，可采用金属卤化物灯或高压钠灯，或者采用大功率的细管径荧光灯。

3.2.1.2 居住类建筑光源的选择。对起居室等场所进行光源设计时，应考虑到用户的美观需求，可选用光通用量是白炽灯5倍的，因感观舒适、节能效果好，而在宾馆、商场等众多场合应用范围非常广泛的紧凑型荧光灯作光源。

3.2.1.3 公共场所的光源选择。为了更好地达到节能目的，公共建筑的卫生间、楼梯或公共走道等，应避免使用白炽灯，而选用细管日光灯或者紧凑型荧光灯。

3.2.1.4 户外场所光源选择。住宅小区、校区的路灯以及庭院灯的照明设计，按照标准规范节电要求，宜选用发光率高、寿命长，不易腐蚀、透雾性能较好的高压钠灯。照明设计中，除非一些特殊要求的，比如照度要求不高，但照明时间较短的场合，可采用白炽灯，此外，均应综合考虑节能、美观以及各类经济因素，不宜采用荧光高压汞灯与白炽灯。

3.2.2 光源用电附件的合理选择

灯具的选择上，公共建筑的走廊、楼梯等公共场所，可选用透光率较高的吸顶灯；而居住类场所的灯具，宜选用控光性能合理的蝙蝠翼式；办公类场所，可选用没有眩光且发射率较高的金属隔栅类灯具。应注意灯具镇流器的选择，细管光灯的附件镇流器以选用节能型电子镇流器为宜，而慎用电感镇流器。因为节能型电子镇流器的用电量，比传统的40W电感镇流器用电量低40％左右，特别是节能型电子镇流器工作时，不仅噪声小、温度低、而且安全可靠、寿命长，同时价格也比较便宜。

3.2.3 不断改进灯具的控制方式

3.2.3.1 对门、厅、楼梯间等公共建筑场所的照明，应按照建筑使用条件和天然采光状况，采用分区、分组控制的集中控制的方式。这样，可以方便在白天有自然光好，或在深夜人少的情况下，手动或自动关闭部分照明。

3.2.3.2 体育馆、候机厅等较大公共建筑场所的照明，为方便工作人员的管理，应采用集中控制的方法。设计时，为有效实现节能，宜采用分组开关或调光的方式进行控制。

3.2.3.3 对宾馆、酒店等客房电源，除冰箱和电脑电源，应设置节能控制型总开关，确保客人离开客房后，电源自动切断。

3.2.3.4 大型会议厅、多功能厅、报告厅等场所的照明，应分组控制讲台附近的灯具，以便使用投影仪、背投等设备时，关闭部分灯光。既方便了操作，也节约了电能。

3.2.3.5 对地下车库等特定的大面积场所，应设置照明控制箱。既方便对车库内各区照明开关进行控制，也有利于节能。

3.2.4 公共建筑电气设计应充分考虑和利用自然光源。自然光源的合理利用，不仅节能环保，还有利于经济效益的最大化的实现。

3.2.5 应合理利用照明周边环境，注重浅色、光泽墙面的设计，利用光的反射原理，可增强室内的光亮和照明，同时可减少电气的消耗。

3.3 电气配电线路设计环节中的节能措施

配电线路有电阻，当电流通过时就会不可避免地产生功率损耗。对公共建筑进行电气节能设计，必须重视配电线路的耗能。配电线路的损耗取决于线路的阻抗和电流。

3.3.1 配电线路设计应优先采用高导电率的导体，如铜芯电缆，铝线次之。

3.3.2 配电线路设计中，应尽量减少配电线路的长度，即在设计中尽量采用走直线的方式，尽可能不走或少走回头路，用以提高功率因数。这样，不仅可以减低线路损耗，而且还可以大大减少线路压降，提高供电质量；各层配电间、层配电箱应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。

4 结论

综上所述，公共建筑物的能源消耗量巨大，在建筑电气设计中应遵循国家法律法规和标准规范的规定，在满足建筑物基本功能的基础上，采取提高能源利用率、降低能源的消耗等多种电气设计节能方法和措施，达到真正节能的目的。

参考文献：

[1] 陈宏飞. 建筑电气设计中建筑节能探析[J]．建筑设计管理，2011，168（28）:70-71.

[2] 昊春扬，宋志涛. 浅析节能理念在建筑电气设计中的应用[J]. 科技创新导报，2010（29）：31.